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燃煤電廠SCR脫硝系統性能的試驗分析
時間:2020-12-25 08:34:30

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摘 要:火電廠作為我國范圍內電力供給的主力軍,在發電過程即使經過了原材料處理步驟,依然會在廢氣中含有一定量的氮氧化物,要采取專業的脫硝系統將其清除。基于對 SCR 脫硝系統運行原理的分析,本文通過實驗檢測的方法,探討了該系統的常規狀態工作性能,之后分析了該系統的后期優化方案,從而達到全面清除氮氧化物的功效。

SCR 脫硝系統運行過程,通過使用催化劑,并維持反應環境,可以將廢氣中的氮氧化物清除,生成物為氮氣和水,對環境無害。從化學反應的原理上來看,即使在反應條件得到了精準全面控制的情況下,其依然無法實現對于所有反應物的清除,只可以通過催化劑、反應溫度、反應壓力等參數的調整,最大化提高反應程度,方可達到有效的污染物清除效果。

1 燃煤電廠 SCR 脫硝系統運行原理

1.1系統構造原理

在 SCR 脫硝系統的構造中,燃料的燃燒過程中會生成多種氮氧化物、氨氣和硫氧化物,這類產生的氣體都會以管道的模式傳遞。在其的運行過程,會在工作過程通過對各類參數的直接使用,在管道系統的不同節點上設置催化劑,以達到對各類反應物的分解作用。另外在 SCR 脫硝系統的構造過程,也需要對各類氣體的反應溫度、氣體的反應壓力進行調整,則在系統的綜合運行過程,可以通過對該系統工作方法、工作原則和設定參數的分析,在該系統中加入輔助設施,以根據廢氣中氮氧化物、氨氣與硫氧化物的含量與反應要求,自主調節反應參數。

1.2 系統反應原理

系統的反應原理為,首先在 SCR 脫硝系統中加入相關催化劑,其作用是提高反應物的分解速率,此外在該系統的工作階段,催化劑和反應物的接觸面積較大,故而在實際處理過程,可以進一步提高反應效率。其次需要在系統中加入氧化劑,其作用原理是,通過與產生廢氣的混合,在特定的環境下,可以直接通過對相關信息的處理,讓廢氣中存在的氮氧化物、氨氣等物質和氧化劑反應,并生成無害的氣體物質。最后是反應條件的把控,包括反應溫度參數、反應壓力參數、反應流程參數等,讓混合之后的反應物可以提高反應程度。

1.3 系統工作優勢

在該系統的使用過程,一個優勢表現為,整個系統的反應速率和反應程度較高,可以將廢氣經過固體物質過濾處理之后,向其中直接加入氧化劑,從而讓兩種反應物都得到了使用,此外在實際的工作過程,混合物可以直接和系統中設置的催化物接觸,由于催化劑的表面積較大,且反應環境參數可以自動調節,故而在系統的工作過程中,可以根據系統的實際工作狀況進行參數調節。另一個是在該系統的建設和運行過程中,由于整個系統的結構較為簡單,并且由于可以結合使用原有的工程信息,所以在工作過程中,在建設成本與系統的整體復雜度參數方面都較低。

2 燃煤電廠 SCR 脫硝系統性能試驗

2.1儀器確定

在 SCR 脫硝系統性能的實驗過程中,需要根據具體的檢測模式,借助不同的設備完成參數分析工作。由于在火電廠排放廢氣中含有多種污染物質,對于不同的污染物所采用的檢測方法不同。對于氮氧化物,采用的檢測方法為定點位電解法,儀器為自動煙塵的測試裝置;對于氨氣的逃逸濃度,采用分光光度法,選用的儀器為分光光度儀;對于二氧化硫,采用的法為定點位電解法,采用的裝置是自動煙塵測試儀;對于三氧化硫,采用的方法為燃煤煙氣脫硫設備的性能測試方法,使用的儀器設備為分光光度儀。在所有的設備選擇過程中,都必須根據各類設備的運行原理、工作模式和運行方法,對其具體的規格型號進行科學的選取,從而讓最終取得的測量結果能夠保持精度。

2.2 節點確定

在具體的測試過程中,必須根據各類裝置的運行原理和工作方案,對系統節點進行科學的選擇,由于 SCR 脫硝系統的運行過程中,會在系統中設置多條管道,并且要能夠借助其他的設備實現對于各類污染物的混合和氧化,則在后續的工作過程中,通過對于各類節點的有效測定,可以綜合分析當前的實際作用方案。在具體的工作階段,煙氣的進口區域和出口區域自然為采樣端點,要將其視作為一個采樣斷面,在其中設置專業的氣體檢測裝置,以分析該煙氣中含有的所有物質的含量。對于脫硝反應器,也要能夠在其他的位置設置各類檢測樣點,從而分析在具體的脫硝工作中,各個取樣點對于氮氧化物以及氨氣的處理質量,最終在該系統的配置過程中,在內部布設了 40 個采樣點。

2.3 工況設置

在工況參數的設置過程中,要根據該機組的日常運行方案對其進行合理的配置,在本文的研究過程中,將機組的運行負荷保持為 210MW,而鍋爐的負荷要能夠保障具有極高的穩定性。在實際的工作階段,可以允許具有一定的運行范圍偏離參數,需要保證在±5%狀態,另外在工況參數的配置過程中,要按照兩種模式進行分析。一種模式是機組滿負荷大于 80%的狀態,在該過程中要控制氮氧化物的排放濃度,需要不高于 50mg/m3,另一種為機組的滿負荷大于 60%的情況,該過程中要能夠保證排放的氮氧化物濃度不得高于 50mg/m3,這兩個參數需要作為整個系統中的標準綜合運行參數配置,并且根據該機組的運行狀態配置,讓獲得的測試結果能夠更好的提高精度。

2.4 結果評測

在系統的結果測評過程中,要分析多個指標,并且按照專業的公式核算反應結果對于煙氣中的氮氧化物含量的處理狀況,以直接完成脫硝效率的檢測工作,計算公式為:

1.png

其中 η 參數代表著脫硝的效率,IN代表反應器進口區域的氮氧化物濃度,ON代表反應器出口區域的氮氧化物濃度。其次要分析氨氣的逃逸量檢測工作,該項參數的具體運算公式如下:

1.png

其中 ρ 代表氨的含量,A 代表樣品的溶液吸光度,A0代表空白溶液吸光度,a 代表校準曲線的截距,b 代表校準曲線的斜率,Vs代表樣品吸收液的總體積參數,V0代表分析過程中最終使用的吸收液的體積,Vn代表采集的氣體樣本的標準體積,D為計算過程中所采用的稀釋因子。

最后需要分析在該系統運行過程中,脫硝系統實際運行階段取得的壓力損失參數,計算公式為:

1.png

其中 Pf代表進出口區域的截面靜壓,Pd代表進出口區域的截面動壓,ρ 代表進出口工況下的煙氣密度,z 代表進出口測量區域的斷面高度。

2.5 結果取得

在具體的分析過程中,要能夠將分析結果分配為兩個方面,一個是在 80%工況下,另一個是在 60%的工況下,此外要配置保證值,概念是最終獲得的各類被檢測污染物排放參數必須要能夠保小于這一數值才能夠達到處理指標。從取得到測試結果如下:

氮氧化物的排放濃度:在 80%情況下,數值為 24,60%情況下數值為 16;脫硝的效率:在 80%工況下為 85.4%,60%情況下為 91.8%;氨的逃逸率:在 80%情況下為 0.72,60%情況下為 2.07;硫氧化物的轉化率:在 80%的工況下為 0.2,60%的工況下為 0.6;系統的壓力損失:在 80%的工況下為 261,60%的工況下為247。

通過和保證值的對比可以發現,所有被檢測的參數都符合設定的標準上限值,可以認為無論是在運行效率為 80%還是60%的工況下,最終的考核結果都屬于合格狀態。

3 燃煤電廠 SCR 脫硝系統后期優化方案

3.1 催化劑優化方案

在 SCR 脫硝系統的運行過程中,必須要能夠在其中加入專業的催化劑,而催化劑的優化方案有兩個,一個是對催化劑本身材料的配置,另一個是對催化劑分布位置的配置。實際的工作中,當前開發出的催化劑有重金屬催化劑和非重金屬催化劑兩種,為能夠防止在系統運行過程,催化劑會對環境造成負面干擾,所以可以采用非重金屬催化劑,并且將催化劑制作成固定的形狀,從而在整個脫硝系統中正確裝配。

對于后項工作,要根據整個系統的反應流程和運行方案,根據系統的工作原理和催化劑配置數量進行專業科學的配置,考慮到 SCR 脫硝系統的運行過程中,會在該系統中配置多個分部節點,且每個分部節點都和相關的管道系統連接,所以在系統的實際運行過程,可以在管道內部的多個區域設置催化劑,從而提高系統的反應效率。

3.2 反應物優化方案

在反應物的優化過程,要根據廢氣中存在的各類污染性物質,對配置方案進行科學合理的探討,另外在反應物的優化過程,也要能夠在其中加入專業的氧化劑,氧化器要能夠和產生的廢氣進行充分有序的融合。可采用的方法是,在進入之前以及氧化氣體加入過程中使用專業的擾流器,將兩種氣體進行融合處理,同時在具體的工作過程,也要能夠根據加入氣體的總量,控制該參數的具體運行方案,以實現對融合質量的全面精準考慮。另外在該系統的后續工作過程,也要防止經過混合后的氣體流速過高問題,以防止建立的脫硝系統中無法實現對各類氣體的高水平處理。

3.3 反應流程優化方案

在反應流程的優化中,首先要實現廢氣中雜質的清除,可以采用靜電吸附技術,防止存在過多的固體雜質,對催化劑質量造成干擾。其次要在氣體加入之前與反應氣體充分融合,該過程可以使用擾流器,實現對氣體的高水平處理。最后是定期或不定期更換催化劑,雖然從化學原理上來看,催化劑不論使用多長時間都不會出現質量損失,但是在實際工作過程,催化劑的損失是一個不可避免的問題,所以要落實催化劑的監管工作,發現催化劑總量不足以支持氣體處理工作時,則要加入同類型催化劑。

3.4 反應方案優化方案

在反應方案優化過程,一方面要通過對各類氧化劑類型、反應原理和工作水平的分析,探討該氣體的加入方案,通常情況下加入的氣體要具有較高的氧化性,讓最終獲得的結果具有更高價值。

另一方面要分析在具體反應過程中,相關參數的調整模式,包括混合后氣體的流量、氣體的反應溫度和反應壓力等,通過對所有參數的全面分析,可以讓最終取得的反應方案具有更高的運行水準和工作性能。

4 結論

綜上所述,SCR 脫硝系統的使用過程中,需要將生成的廢氣和氧化劑進行融合,之后通過對該參數的合理控制,借助催化劑提高系統的反應效率。在具體的工作階段,可以發現該系統具有較高的工作性能,以實現對所有參數的處理,而針對該工作的后續優化,需要在其中加入新型的反應物質,并且建立針對整個系統運行狀態的專項工作制度。



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